某大直径灌注桩的声波透射法检测及补强加固处理

高卫国

摘要：本文结合工作实例，介绍了基桩声波透射法的检测方法及对缺陷进行处理的成功经验。

关键词：基桩 声波透射法 注浆

1 前言

目前，基桩桩身砼完整性的检测方法主要有反射波法、声波透射法及钻芯法等，声波透射法将换能器置于预埋在桩中的检测管内，通过换能器的上下移动，可实现全桩长各剖面连续检测，因此探测结果可靠性高，且不受桩长、桩径及成桩时空孔深度的影响，广泛应用于对桩身砼完整性要求高却常常存在空孔的基桩桩身砼完整性的检测，如桥梁工程等。本文即是声波透射法检测桥梁桥墩大直径灌注桩桩身砼完整性的应用实例，不仅准确可靠地检出桩身缺陷的严重程度及其分布，经钻芯验证，再利用钻芯孔作为通道，对缺陷进行补强加固处理，取得了满意的效果。

2 基桩声波透射法检测

2.1 检测方法

该跨海桥梁工程主桥采用单塔斜拉大跨结构，造型优美，其桥墩桩基采用16根大直径灌注桩，桩径Φ2.5m，桩长约38m，采用水下C35砼浇筑。每根桩沿桩周成900角布置4根检测管，检测以两管为一组进行两两对侧，共检测6剖面，综合每剖面测得的声学参数及PSD判据进行计算分析，发现声学参数异常部位再进行斜测、交叉斜测、扇形扫测等，以推定缺陷的位置及其分布范围。

2.2 检测结果

检测发现16号桩在两个深度区域存在不同分布范围的缺陷。

核查16号桩的施工资料，其砼设计方量约192m3，灌注过程虽较为正常，但灌注结束时发现砼灌注方量比设计方量少3m3左右。结合地勘资料，推定上述不同深度范围桩身存在因塌孔夹泥砂或离析的缺陷。

2.3 钻芯验证

为验证检测结果，并考虑日后可以利用钻芯孔作为对桩身缺陷进行高压注浆处理的通道，根据超声检测推定的缺陷范围选择4处部位进行钻芯检测验证，钻芯结果与检测结果完全吻合。

3 缺陷补强加固处理

3.1处理方法

采用高压水旋喷切割、气举排渣、高压注压浆法，即利用高压泵产生高压水喷射流，对缺陷段进行高压水旋喷切割清洗，再采用气举法将被切割剥落的泥砂排出，形成缺陷段内的“空体”，然后再高压注压浆，向“空体”内注压入高浓度水泥浆液，经填充凝固以达到补强的目的。

3.2处理流程

钻孔抽芯→高压水旋喷及气举清理→自检及监理检查→孔口管埋设→水泥浆液配置→高压注压浆→补压浆及稳压→水泥浆凝固硬化→孔口管拆除

3.3处理步骤

①、高压水旋喷及气举清理

利用钻孔取芯的孔位，进行高压水旋喷切割、气举清渣。高压清水经喷射器产生高压射流，清水在高速旋转的情况下，其压力加大，对各缺陷段采用自下而上，自上而下反复切割清洗；清渣时详细查看渣样情况，判断周边孔壁是否破坏以调整旋喷压力，保证清理效果。清渣初期从孔内排出较多水泥砂砾和碎石，之后水逐渐变清，因而判定切割清洗及排渣效果良好。每个缺陷部位均有两个钻芯孔，通过对各个孔位的切割清洗，使同缺陷部位的两孔相互连通，不仅验证了缺陷范围，而且对注浆非常有利。

②、埋设孔口管。

桩顶面孔口周围凿毛，各钻芯孔均埋入2根Φ32mm钢管，一根伸入孔口3m，另一根伸入缺陷部位， 并用水泥砂浆封堵牢固（孔口3m，注意管孔不能堵塞），要求其在承受强度达到3MPa时不泄漏，管顶需高出桩顶0.3m～0.5m，并装好阀门开关以作为稳压之用。

③、水泥浆液配置。

水泥净浆强度按40 MPa配制，水灰比为0.5～0.6，掺入适量膨胀剂、减水剂和缓凝剂，水泥浆的密度大于1.9g/cm3。此配方的水泥浆液膨胀效果好，与壁周紧密粘合，确保缺陷段压浆处理后浆液自身及与原桩身混凝土紧密结合。水泥浆充分搅拌均匀，并经过筛网过滤，以防堵孔。

④、高压注浆置换

各孔分别进行自下而上高压旋喷注浆，用水泥浆液置换出原缺陷段的清水和尚未被排出的碎屑。注浆时出浆孔开关全部打开，待出浆孔返出的水泥浆与注入的水泥浆相同（现场检测以密度作为衡量指标），且不再排出碎屑等杂物时，即关闭出浆孔开关憋浆。

⑤、孔口补压浆（静压注浆）。

在压浆孔的外套管安装压浆嘴，从外套管与注浆管的间隙补压水泥浆，以不断填满因浆液可能沉缩而出现的空隙，通过补压浆，使缺陷部分的“空体”更加饱满密实，保持压力为2.0MPa，稳压30 min后压浆过程完毕，补强结束。压浆工作结束后，静压注浆在浆液终凝前需进行2～3次灌注。

4结语

①、声波透射法检测灌注桩桩身砼完整性，因其各剖面連续检测，可准确发现缺陷并推定其分布范围，为缺陷处理提供可靠依据。

②、利用钻芯验证孔，可对缺陷进行高压注浆处理，提供了一条大直径灌注桩桩身砼局部缺陷补强加固处理的经济便捷的途径。

③、高压旋喷注浆处理经验：钻孔过程必须不断校正钻机主轴垂直度，保证钻孔垂直度<1%；旋喷参数：旋喷压力（20～30） MPa，旋喷速度18 r/min，提升速度15 cm/min，排量（60～70） L/min。

补强处理后，工程竣工至今，桩基安然无恙，右图为该桥雄姿。

参考文献：

1、《桩基工程手册》 中国建筑工业出版社。